Способ удаления остаточного количества циклодекстрина из жиров и масел после удаления холестерина

 

Изобретение относится к масложировой промышленности. Сущность: в способе удаления остатков циклодекстрина из жиров и масел после удаления холестерина жиры и масла эмульгируют в воде и ферментативно расщепляют циклодекстрин с помощью по меньшей мере одной α-амилазы, выбранной из продуцируемых микроорганизмами групп Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa, амилазы поджелудочной железы свиньи, Bacillus coagulans, а также флавобактериями a-амилаз, и/или CTGазы, выбранной из продуцируемых бактериями групп Bacillus, Klebsiella, Micrococcus и алкалофильными бактериями CTGазы, a-амилазу берут в количестве 10-500 FАU на 1 г удаляемого циклодекстрина, CTGазу берут в количестве 0,5-20U на 1 г удаляемого циклодекстрина, ферментативное расщепление проводят при температуре, находящейся в пределах между температурой плавления жира или масла и 70^oC, предпочтительно при температуре 25-55^oC, а при эмульгировании на 1 мас.ч. жира или масла берут 0,1-5 мас.ч. воды. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение касается способа удаления остатков циклодекстрина из жиров и масел, из которых с помощью циклодекстрина удалены комплексуемые нежелательные вещества, как, например, стеролы, в особенности холестерин, свободные жирные кислоты, витамины, красители и прочие примеси, и которые еще имеют некоторое остаточное содержание циклодекстрина.

Известно, что повышенное содержание холестерина в плазме крови человека является повышенным фактором риска артеросклероза или коронарной болезни сердца. Поэтому в пищевой промышленности предпринимаются значительные усилия, направленные на то, чтобы существенно снизить содержание холестерина и холестериновых эфиров в богатых жиром пищевых продуктах. При этом возникает серьезная проблема, заключающаяся в необходимости возможно более полного сохранения органолептических и питательно-физиологических свойств продуктов.

Сравнительно мягкий способ удаления производных холестерина заключается в связывании их в комплекс β-циклодекстрином и удалении образующегося комплекса.

Известно (W.Schlenk, V.M.Sand в J.Am.Chem.Soc. 84, стр.2312, 1961), что циклодекстрином можно связывать в комплекс свободные жирные кислоты.

Существенный недостаток этих способов заключается в том, что некоторое количество растворенного циклодекстрина при использовании существующих методов его отделения остается в жирах и маслах. Как правило, циклодекстрины (α-, β-, γ-),-,, представляющие собой кольцеобразные олигосахариды, состоящие из 6-8 глюкозных остатков, нетоксичны. Тесты на острую токсичность на мышах и крысах при оральном введении также подтвердили отсутствие какого-либо токсического действия. Тем не менее во многих странах использование циклодекстрина в качестве "food additive" (пищевых добавок) запрещено.

Задачей изобретения поэтому является разработка способа удаления остатков циклодекстрина из жиров и масел, с помощью которого без больших технических затрат можно было бы достаточно полно и селективно удалять циклодекстрин из обработанного им исходного материала.

Решение этой задачи в соответствии с изобретением состоит в том, что содержащие циклодекстрин жиры и масла эмульгируют в воде и ферментативно расщепляют его с помощью по меньшей мере одной a-амилазы, выбранной из продуцируемых микроорганизмами группы Aspergillus niger, Aspergillus orysae, Bacillus polymyxa, амилазы поджелудочной железы свиньи, Bacillus coagulans флавобактериями a-амилаз и/или предпочтительно CTGаз, выбранных из продуцируемых бактериями групп Bacillus, Klebsiella, Micrococcus м алкалофильными бактериями CTGаз.

Совершенно неожиданно было установлено, что таким образом удается экономически выгодно осуществлять практически полное расщепление циклодекстрина в жирах и маслах. Это тем более неожиданно, что, как показано R.J.Weselake, R. D. Hill, Cereal Chem. 60, стр. 98 (1983), циклодекстрины являются сильными ингибиторами a- и β-амилаз и необычно стойки к действию большинства a- и β-амилаз. Было установлено, что отдельные группы a-амилаз, такие, например, как продуцируемые микроорганизмами Bacilluspolymyxa, Aspergillus orysae или амилаза из поджелудочной железы свиньи, хотя и могут гидролизовать циклодекстрины, однако только с низкими скоростями. Поэтому особенно непредвиденным оказалось то, что этой активности в эмульсиях жиров и масле достаточно для относительно быстрого и полного расщепления циклодекстрина.

По предлагаемому способу исходный материал, жиры и масла животного или растительного происхождения, например, сливочное масло, свиной, говяжий или гусиный жир, рыбий жир, подсолнечное масло и т.д. содержащий вследствие предшествующей обработки его циклодекстрином еще некоторое количество последнего, например, 0,001-1,0 вес. подвергают ферметативной обработке.

Предпочтительно для этой цели используют a-амилазы, выбранные из продуцируемых микроорганизмами группы Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa амилазы из поджелудочной желез свиней, Bacillus coagulans, а также флавобактериями a-амилаз. Из группы CTGаз (циклодекстрин-транс-гликосилаз=Rc 2.4.1.19) наиболее подходящими являются CTGазы, продуцируемые бактериями группы Bacillus (например, Bacillus macerans, Bacillus megaterium, Bacillus tearothermophilus, Bacillus circulans и bacillus ohbensis Klebsiella (например, pheumoniae, Micrococcus (например, varians) и алкалофильными бактериями, например N 38-2 и 17-1. Упомянутые ферменты могут быть экспримированы и другими генетическими методами из клеток-хозяев другого происхождения. Указанные a-амилазы и CTGазы позволяют осуществить практически полное расщепление циклодекстрина. Необходимое количество фермента в значительной степени зависит от исходного содержания циклодекстрина в жире и масле и в случае a-амилазы составляет, как правило, 10-500 FAU на 1 г удаляемого циклодекстрина (I FAU=одна фунгальная единица a-амилазы расщепляет в стандартных условиях (субстрат: растворимый крахмал; продолжительность инкубации 7-20 мин; температура 37^oC, pH 4,7) 5,2 к крахмала в 1 ч. CTGазы предпочтительно использовать в количестве 0,5-20U на 1 г удаляемого циклодекстрина (IU (единица) эквивалентна превращению 1 мкмоля субстрата в 1 мин). Можно добавлять и большие количества фермента. Это, однако, ухудшает экономичность способа, поскольку не приводит к увеличению эффективности. По предпочтительному варианту осуществления способа используют смеси a-амилаз и CTGаз.

Важной особенностью предлагаемого способа является использование жира и масла в виде эмульсии типа масло в воде. Для этого исходный материал при необходимости после его ожижения эмульгируют в воде при предпочтительном расходе на 1 кг жира или масла 0,1-5 кг воды. В воде уже может содержаться a-амилаза и/или CTGаза. Фермент, однако, можно добавлять и к готовой эмульсии. Перед добавлением фермента целесообразно устанавливать pH воды или эмульсии в благоприятном, предпочтительно оптимальном, для данного фермента интервале значений. Установление нужного значения pH предпочтительно осуществляют с помощью буферных соединений. Однако для этой цели можно использовать и просто кислоты или основания, в частности, съедобные вещества, например, лимонную, молочную кислоты и их соли. К приготовленной эмульсии можно добавлять в следовых количествах и кофекторы, например, двухвалентные ионы, в частности, ионы кальция и магния. Кроме того, к CTGазам можно добавлять акцепторы, например глюкозу.

Условия обработки, такие как температура и продолжительность, могут варьировать в определенных пределах, однако жиры и масла должны находиться в жидкой фазе, т.е. ферментативное расщепление следует проводить в температурном интервале между температурой плавления соответствующего жира или масла к 70^oC. Предпочтительно проводить ферментативное расщепление при 25-65^oC. Продолжительность обработки обычно составляет 1-5 ч.

Предлагаемый способ позволяет технически просто селективно и практически полностью, а именно до остаточной концентрации ниже границы обнаружения (менее 10 м.д.), удалять циклодекстрин из обработанных жира или масла.

Пример 1. К 1 кг обработанного b-циклодекстрином рыбьего жира с остаточным содержанием b-циклодекстрина 150 м.д. добавляли 1 кг воды и осуществляли эмульгирование при 40^oC. pH эмульсии с помощью лимонной кислоты устанавливали равным 5,5 и добавляли к ней 50 FAU смеси a-амилаз из Aspergillus oryzae в виде коммерческого продукта Fungamyl 800 (фирма Novo). После инкубации в течение 2 ч при 40^oC b-циклодекстрин не обнаруживался (предел обнаружения 10 м.д.).

Пример 2. 1 кг обработанного b-циклодекстрином сливочного масла с остаточным содержанием b-циклодекстрина 2500 м.д. эмульгировали в 1 кг воды при 50^oC. pH эмульсии с помощью лимонной кислоты устанавливали равным 6,2 и инкубировали эмульсию в течение 2 ч при 50^oC с добавкой 250 FAU a-амилазы из Bacillus coagulans (неочищенный препарат). После такой обработки b-циклодекстрин в эмульсии не обнаруживался (предел обнаружения 10 м.д.).

Пример 3. 1 кг говяжьего сала с остаточным содержанием b-циклодекстрина 200 м. д. эмульгирован в растворе CaSO₄ концентрации 5 ммол/л при 40^oC м pH эмульсии с помощью лимонной кислоты устанавливали равным 6,5. Затем к эмульсии и добавляли 5 г глюкозы и 20U CTGазы из Bacillus macerans. После инкубации в течение 2,5 ч при 40^oC b-циклодекстрин не обнаруживался (предел обнаружения 10 м.д.).

Формула изобретения

1. Способ удаления остаточного количества циклодекстрина из жиров и масел после удаления холестерина, отличающийся тем, что жиры и масла эмульгируют в воде и ферментативно расщепляют циклодекстрин с помощью α- амилазы, продуцируемой микроорганизмами Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa, амилазы поджелудочной железы свиньи, Bacillus coagulans и флавобактериями α-амилаз, и/или CTGазы, продуцируемой бактериями Bacillus, Klebsiella, Micrococcus и алкалофильными бактериями CTGазы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что α-амилазу берут в количестве 10 500 FAU на 1 г удаляемого циклодекстрина.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что CTGазу берут в количестве 0,5 - 20 U на 1 г удаляемого циклодекстрина.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ферментативное расщепление проводят при температуре, находящейся в пределах между температурой плавления жира или масла и 70^oС.

5. Способ по одному из п.1, отличающийся тем, что ферментативное расщепление проводят при 25 55^oС.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при эмульгировании на 1 мас.ч. жира или масла берут 0,1 5,0 мас.ч. воды.